Modelling of Progressive Multiple Sclerosis like cortical pathology in mice

Multipel sklerose (MS) er en autoimmun demyeliniserende sygdom i centralnervesystemet (CNS). MS er en inflammatorisk sygdom medieret af indfiltrende B-celler, T-celler og makrofager. Patologien i CNS i MS omfatter aksonale skader, demyeliniserede læsioner i både hvid og grå substans, med gliose i varierende grad. Der er tre forskellige kliniske forløb som er kendt for sygdommen. Disse er recidiverende-remitterende MS (RRMS), sekundær progressiv MS (SPMS) og primær progressiv MS (PPMS). Disse forløb menes nu ikke at være isolerede, men betragtes som en vedvarende og jævn overgang fra en tilstand til en anden. De fleste patienter som er diagnosticeret med RRMS udvikler SPMS. Progression fra RRMS til PMS involverer en reduktion af neuroinflammation, en relativt genoprettet blod-hjernebarriere (BBB) integritet samt tab af hjernevolumen. Leptomeningeal inflammation, som også er med til at forværre subpiale kortikale demyeliniserede læsioner, er et kendetegn for PMS. Behandlingerne som er godkendt til RRMS er ret ineffektive mod PMS, hvilket indikerer en anden underliggende patologisk mekanisme.

Den nuværende viden om PMS er stort set baseret på obduktionsmateriale, og vores forståelse af sygdomsudløsere og mekanismer er begrænset. Dyremodellerne er behjælpelige til at forstå sygdomspatologi og hjælper med at udvikle terapeutiske midler. Det er svært at modellere en mangefacetteret og kompleks sygdom som MS i én dyremodel. Formålet med denne Ph.d.-projekt var at udvikle modeller til kortikale
patologi suppleret med meningeal inflammation hos mus.

- I den første undersøgelse har jeg udviklet en model til at undersøge subpial kortikale patologi og fokal demyelinisering hos mus. Fodring af mus med cuprizon forårsager kortikale inflammation samt spredt demyelinisering. Disse var forværret efter injektion af en blanding af proinflammatoriske cytokiner i det subarachnoidale rum. Injektion af proinflammatoriske cytokiner inducerede meningeal inflammation. Læsionen blev lokaliserede i den subpiale cortex, som var karakteriseret med aktiverede mikroglia og astrocytter. Denne nye model producerede gliose, demyelinerede fokale subpiale kortikale læsioner og meningeal inflammation.

- Den anden model blev udviklet ved hjælp af laserbestråling, som skabte en fokal forbrændingsskade i cortex. Læsionerne var karakteriseret med aktiverede mikroglia og astrocytter. Læsionen blev opløst af sig selv efter nogle dage. For at skabe en vedvarende læsion, en viral vektor, der udtrykker IFN-γ, blev injiceret i cerebrospinalvæske (CSF). Dette resulterede i læsoner, der varede i længere tid med vedvarende aktivering af mikroglia og astrocytter i læsionens periferi efter bestråling. Histologiske undersøgelser afslørede BBB-nedbrydning og CD45-positiv infiltration i læsionen. Flowcytometriske analyse viste monocytter, hvilket foreslår en rolle for disse celler i denne model. Laser-induceret læsion modellen er dynamisk og viser progression med aktiverede mikroglia og astrocytter, der minder meget om PMSpatologi. Denne model giver en platform til at teste midler som fremmer remyeliniserende processer i kroniske modeller.

- I den endelige model blev rollen af CXC13 og rekrutterede B-celler fra CSF undersøgt. CXCL13 er et kemokin, der tiltrækker CXCR5-positive celler, såsom Bceller og T-follikulære hjælpeceller (Tfh). Disse celler ses i ektopiske immunaggregater, der er til stede i sulcus i PMS-patienterns hjerner. Selvom rollen af disse aggregater er stadig ukendt, men de er impliceret i PMS. Induceret pluripotent stemcelle (iPSC)-derivet neurosfæroider bestående af neuroner og astrocytter var anvendt til at fastslå effektiviteten af en adeno-associeret virus, der udtrykker CXCL13. Produktionen af CXCL13 proteinet via transfektering af neurosfæroiden blev verificeret. Interaktion mellem neurosfæroider og splenocytter som indeholder B- og Thf-celler blev også undersøgt.

Vektorens effektivitet til at udtrykke CXCL13 i CSF hos mus var evalueret. Foreløbige resultater afslører, at selvom reporter virus var påvist, CXCL13 protein ikke kunne påvises i CSF. Denne undersøgelse fortsætter med henblik på at forstå rollen af CXCL13 i rekruttering og dannelse af ektopiske aggregater i leptomeninges og dens rolle i forværringen af kortikale læsioner som ses i PMS.

Konklusion: Jeg har i denne afhandling anvendt forskellige metoder til at inducere PMS-patologi i mus eller musebaseret model. Dette giver en platform for fremtidig test af remyeliniserende terapier og forskellige lægemiddelleveringssystemer.